再生骨料取代率對路用高強混凝土抗壓性能的影響研究

基金項目：

2018年度廣西高校中青年教師基礎能力提升項目“再生骨料泵送混凝土性能研究與應用”（編號：2022KY1139）

作者簡介：

謝旺軍（1985—），碩士，副教授，研究方向：道路材料及循環利用、防災減災。

摘要：為了研究再生骨料取代率對路用高強混凝土力學性能的影響，文章以再生骨料取代率、水膠比、膠凝材料用量為變化參數，設計了36組、共108個150 mm×150 mm×150 mm立方體試件進行了抗壓試驗，獲取了荷載-位移曲線，并結合試件破壞形態，分析了不同參數對路用高強再生混凝土抗壓性能的影響。結果表明：路用高強再生混凝土抗壓性能隨粗骨料取代率的增加先降后升；水膠比較小時，路用高強再生混凝土的抗壓強度較高；水膠比、再生骨料取代率的同時調整有利于混凝土強度的提高；水膠比對路用高強再生混凝土強度影響較大；膠凝材料對強度影響較小。

關鍵詞：路用高強混凝土；高強再生混凝土；再生骨料取代率；力學性能

中圖分類號：U414.1文獻標識碼：A 03 009 3

0 引言

截至2020年，我國建筑廢棄物年排放總量將高達約26×108 t" ［1］，建筑廢棄物的處理、運輸對環境及生態保護造成嚴重的不良影響，同時增加大量的成本，因此研究建筑廢舊材料在道路工程中的循環利用不僅減少碳排放量，而且緩解了環境污染。目前大部分學者［2-6］研究了普通再生混凝土路面的基本力學性能，高強再生混凝土的力學性能研究較少，故本文研究高強再生混凝土路面抗壓強度的變化規律，為今后建筑廢舊材料循環利用提供重要參考。

1 試驗簡介

試驗以再生骨料取代率、水膠比和膠凝材料用量作為試驗變化參數，試配C60、C65、C70強度混凝土，取代率分別為0、30%、70%、100%，混凝土水膠比分別為0.28、0.32、0.36，膠凝材料（含水泥、粉煤灰、硅灰）用量分別為520 kg/m3，570 kg/m3，620 kg/m3，共制作36組試件（見下頁表1），每組尺寸為150 mm×150 mm×150 mm立方體試件3個，共計108個。試件均在標準條件下養護28 d。

2 試驗結果及分析

2.1 試件破壞形態

高強再生混凝土的破壞過程與中低強度普通混凝土有著根本的區別。由試件破壞的斷面觀察可見，高強再生混凝土的破壞界面同時穿過粗骨料和水泥石。從試件剝落下來的破壞部分可以清晰地看到混凝土內部粗骨料石子被劈斷的痕跡，粗骨料本身破壞程度較高，破壞率也較高。混凝土內部的這一破壞特點表明，高強再生混凝土本身的強度較高，接近粗骨料的強度，與中低強度混凝土破壞面主要出現在粗細骨料的粘結界面、粗骨料本身較為完好的特點有著本質不同。試件出現的沿加荷方向的豎向裂縫并往往貫通試件上下表面，呈劈裂狀，裂縫之間接近平行，將破壞部分混凝土分割成柱狀。大部分試件承受的荷載達到峰值時發出較大聲響，并且破壞時間短暫突然，破壞呈現明顯的脆性。試件混凝土的脫落部分呈數量較多的松散碎片，部分試件破壞形態如圖1所示。

2.2 試驗結果分析

2.2.1 再生骨料取代率對抗壓強度的影響

圖2繪制了不同水膠比情況下抗壓強度與再生骨料取代率關系曲線。從圖2可知，水膠比為0.32和0.36的高強再生混凝土隨粗骨料取代率的變化趨勢基本一致，當粗骨料取代率為0～30%，水膠比為0.32和0.36的再生混凝土強度隨粗骨料取代率的增大而降低，降幅分別為16.7%和14.5%；取代率為30%～70%時，再生混凝土強度呈上升趨勢，水膠比為0.32增幅為11.6%，水膠比為0.36增幅則高達45.2%；取代率為70%～100%時，水膠比為0.32再生混凝土強度則呈下降趨勢，降幅為3.3%，水膠比為0.36再生混凝土強度則呈下降趨勢更加顯著，降幅為17.2%。而水膠比為0.28的再生混凝土強度變化則顯示了完全不同的變化趨勢，在取代率為0～30%時再生混凝土強度保持不變；取代率為30%～70%時，抗壓強度有所下降且降幅為6.9%；取代率為70%～100%時，強度有所上升，增幅為17.3%。總體看來，在0～30%的取代率下，高強再生混凝土強度主要呈下降趨勢，取代率為30%～100%時，水膠比為0.32和0.36的高強再生混凝土強度呈現先增后降的趨勢。

2.2.2 水膠比對抗壓強度的影響

圖3繪制了不同再生粗骨料取代率情況下強度與水膠比關系曲線。從總體上看，水膠比對再生混凝土抗壓強度的影響較為顯著。粗骨料取代率為0、30%、100%的再生混凝土抗壓強度變化趨勢較為一致，即隨著水膠比的增加，抗壓強度呈下降趨勢。水膠比為0.28～0.32、取代率為0的混凝土抗壓強度基本一致，取代率為30%和100%的高強再生混凝土抗壓強度呈下降趨勢，降幅分別為15.2%和16.2%；水膠比為0.32～0.36，三種取代率的高強再生混凝土抗壓強度則一致下降，降幅分別為17.2%、16.5%、7.0%。相反，取代率為70%的強度變化則顯示了不同的變化趨勢，在水膠比為0.28～0.32時，高強再生混凝土強度基本持平；水膠比為0.32～0.36時，高強再生混凝土抗壓強度則呈上升趨勢，增幅為8.6%。對于取代率為70%的再生混凝土表現出來的這一現象，可能是因為在這一配比情況的再生骨料吸水飽和，其實際水膠比較配比水膠比降低，從而提高了其抗壓強度。

2.2.3 膠凝材料用量對抗壓強度的影響

圖4顯示了高強再生混凝土的抗壓強度隨膠凝材料用量的變化規律。由圖4可知，粗骨料取代率為0、30%、70%的再生混凝土抗壓強度隨膠凝材料用量增加變化趨勢基本一致；膠凝材料用量為520～570 kg/m3時，取代率為30%的再生混凝土抗壓強度基本穩定，取代率為0和70%的再生混凝土抗壓強度上升，增幅分別為11.9%和6.4%；膠凝材料用量為570～620 kg/m3時，取代率為0、30%、70%的再生混凝土抗壓強度均呈下降趨勢，降幅分別為10.9%、6.6%、2.1%。而取代率為100%的再生混凝土抗壓強度則顯示了不同的變化趨勢，在膠凝材料用量為520～570 kg/m3時，再生混凝土抗壓強度呈顯著下降趨勢，降幅為20.39%；膠凝材料用量為570～620 kg/m3時，再生混凝土抗壓強度呈顯著上升趨勢，增幅為28.9%。總之，粗骨料取代率為70%以內，膠凝材料用量對高強再生混凝土抗壓強度影響程度不大，粗骨料取代率為100%時，膠凝材料用量對強度影響較為顯著。

3 結語

（1）高強再生混凝土的抗壓強度隨粗骨料取代率的增大呈現先降后升的趨勢，在水膠比為0.28時，粗骨料取代率達到100%時，再生混凝土強度達到峰值。

（2）采用同步調整水膠比和再生骨料取代率水平的方法，在采用較低水膠比的情況下，采用高水平粗骨料取代率，如取代率達到100%，對取得高強度再生混凝土比較有利。如果要在一定程度上提高水膠比，則適當降低粗骨料取代率，如取代率為70%，也可以獲得較好效果。

（3）水膠比對高強再生混凝土強度的影響是較為顯著的，這與普通混凝土是基本一致的，即隨著水膠比的增加，高強再生混凝土的強度呈下降趨勢；但粗骨料取代率為70%時，適當提高水膠比對取得較高強度較為有利。

（4）增加膠凝材料用量對提高再生混凝土強度影響程度并不大，僅在再生骨料取代率達到100%時，且在膠凝材料達到一定用量基礎上繼續增加用量才可以獲得較高強度。

參考文獻

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